毕业设计（论文）-双螺旋冷轧茶油专用榨油机设计与研究（全套图纸）

UNIVERSITY本 科 毕 业 设 计题目：双螺旋冷轧茶油专用榨油机设计与研究 学 院：工学院 姓 名： 学 号： 专 业：机械设计制造及其自动化年 级： 指导教师： 职 称： 二0一二年 五 月II 摘要 当前食用油制油技术很多,有机械压榨法、溶剂浸出、压榨与溶剂浸提相结合法、水剂法、超临界流体萃取法等。其中运用最普遍的是压榨法和溶剂浸提法。随着科学技术的不断发展以及人们生活水平的不断提高,但压榨法和溶剂浸提法有许多不足之处，所以人们正在寻找一种新型的榨油技术，因此冷榨制油技术走进人们的视野。冷榨制油技术以其特有的优势在特种油料(如橄榄油、芝麻油和茶籽油等)的加工领域越来越受到人们的重视。本文介绍了茶油的一些重要价值和加工发展状况以及双螺旋冷轧榨油机的研制过程和主要结构、性能和特点。该榨油机的设计的处理量为10t /d，在油料不经蒸炒情况下两次压榨饼粕残油率为10%左右。关键词: 茶油 ；双螺旋；冷轧；榨油机 Abstract The technology of producting oil on cooking oil have many at current,such as method of mechanical squeezing 、method of solvent extraction 、and combined squeezing with solvent extraction、Agent method 、Supercritical fluid extraction and so on.The most common of producting oil are squeezing and solvent extraction. With the development of science and technology and people living standard rise ceaselessly ,But squeezing method and the formulation of leaching solvent has many shortcomings, so people are looking for a new type of press technology ,Cold pressing oil technology are more and more attented by people rely on special advantage at special oil grain(such as olive oil 、sesame oil、camellia oil ) in processing the field .This paper introduces some importance value and processing development status、the development process of double helix oil press and the main struture 、performance 、characteristcs.The treatment capacity of this oil press design is about 10t/d，The cypress bread residual oil rate is about 10% through two Squeezing in the oilgrain no cooking situation.Keywords ：camellia oil；double helix；cold rolling；oil experlle目录摘要IAbstractII1 绪论11.1 国内外榨油机的发展11.2 油料冷榨的概念11.3 茶油的简介21.4 茶油传统制油工艺的不足21.5 冷榨制油工艺21.6 冷榨的优缺点21.7 冷榨技术在油茶加工中的应用前景32 双螺旋榨油机的工作原理42.1 单螺杆榨油机存在的问题42.2 双螺杆冷榨机的设计42.2. 1 设计方案42.3 双螺旋榨油机的结构与原理52.3.1 整体结构52.3.2工作原理53 主要结构设计63.1 榨膛的选择63.2 榨螺及啮合型式83.2.1 榨螺83.3 榨笼93.4 传动系统93.5 喂料装置113.6 夹饼装置124 主要零部件及参数确定124.1 压缩比及压力124.1.1 压缩比的计算124.1.2 料坯实际压缩比134.1.3 榨膛压力134.2 电动机选择134.3 榨膛设计144.4 榨螺轴设计154.5 榨圈设计164.6 传动比确定174.6.1 总传动比174.6.2 V带的传动比与设计174.6.3 带轮设计194.6.4 减速器19254.7 轴的计算204.8 齿轮的计算214.9 其他零件的选择265 参考文献276 设计总结287 致谢291 绪论1.1 国内外榨油机的发展 尽管螺旋榨油机用于制油工业已有100 多年的历史，但至今仍然是油脂加工行业中最主要的机械之一，被广泛地应用于各大油脂生产。然而，随着油脂工业的不断发展，传统的螺旋榨油机凸现越来越多的缺陷，特别是对于一些易挥发的、珍贵的特种油料。为了防止油料中营养物质的损耗，要求采用低温压榨工艺，即冷榨技术，也就是入榨料不经轧坯和蒸炒等工序直接进入螺旋榨油机中压榨制油。由于没有轧坯和蒸炒油料细胞破坏不完全细胞中的脂类体和蛋白结合紧密同时低温压榨蛋白变性小油脂黏度较高，流动性较差 因此采用普通的螺旋榨油机难以建立适宜的压力和有效的疏通油路，无法满足工艺要求。因此低温螺旋榨油机便应运而生，其具有毛油色泽浅，饼粨变性小，以及能耗低等特点。双螺旋榨油机由于其显著的正向输送特性和强烈的混合鱼碾压作用为压榨方法提供了一种新思路。1990年, 日本Isobe1等人开发了一种部分啮合异向旋转的平行双螺杆榨油机, 并分别用脱壳的葵花籽仁和未脱皮的油菜籽在该机上与单螺杆榨油机进行了对比压榨试验, 结果表明：未经预处理的脱壳葵花籽仁(水分3. 2%, 含油58. 6%)用双螺杆榨油机压榨，出油效率达到93. 7%，而单螺杆榨油机只能达到20%；压榨未脱皮的油菜籽(水分7. 94%, 含油40. 70%)，双螺杆榨油机的出油效率为71%， 虽然其出油效率与单螺杆榨油机相当，但榨笼温度低， 油和饼质量高，能耗低。法国Clextral公司开发了一种完全啮合同向旋转的平行双螺杆榨油机，1994年Guyomard利用这种榨油机对脱皮油菜籽仁进行了压榨试验， 获得了75%80%的出油效率。1999年Dufaure等人利用经过改进的Clextral BC45型挤压机对葵花整籽(水分6. 2%， 含油50. 9%， 干基)进行了压榨试验， 出油效率可达到80%，所得到的油脂和饼的质量大大优于单螺杆压榨产物2-5。 在我国，现代榨油机的发展已五十多年，从传统的榨油设备，到现在先进的榨油机器，中国榨油市场到了翻天覆地的变化，随着市场上的食用油品种增多，榨油机的种类也在增加，压榨方式也各不相同，物理压榨，化学压榨，还有两者结合压榨。回首过去，榨油了油品的业在中国从无到有，有弱小逐渐强大的过程。现在市面上食用油分成浸出油和压榨油两种。浸出油是用化学溶剂浸泡油料，再经过复杂的工艺提炼而成，提炼过程中流失营养成分，而且有化学溶剂的有毒物质残留。所以大众逐渐远离。随着经济的发展，人们的生活水平提高，大众已经不是是以前那样只解决温饱了，吃出营养，吃出健康才是现代人的追求，所以对榨油机提出了更高的要求，2005年，李文林等6人为了解决双底油菜籽脱皮后低温压榨制油的难题，研制出双螺杆冷榨机，生产试验得到的冷榨油接近三级菜籽压榨油国家标准，冷榨饼残油率在15%，获得了较好的出油率。由此而知设计研究一种专用制取茶油的榨油机-双螺旋冷榨茶油专用榨油机。1.2 油料冷榨的概念 油料冷榨是指原料不经过常规热榨工艺中的蒸炒过程,直接进行压榨的一种制油方法。它之所以叫冷榨,是因为加工的油料没有经过传统热榨工艺中的蒸炒处理,这时原料中的油脂还是以分散状分布于原料的未变形蛋白细胞中。油料冷榨对机器的要求比热榨时要高。 1.3 茶油的简介 茶油是我国南方特有的一种山茶属油料木本植物油，一般又称山茶籽油、茶籽油等。主要分布于我国的湖南、江西、广西、云南等地。茶油具有食疗双重功效。如在农息居饮食谱中有茶油润燥、清热、息风和利头目；纲目拾遗有茶油可润肠、清胃和解毒杀菌；据中国中医药大辞典记载，茶油不仅营养丰富，而且具有重要的药用价值。如：增强血管弹性和韧性,延缓动脉粥样硬化，促进内分泌腺体激素分泌，防治神经功能下降,提高人体免疫力等等。 茶油的主要成分是不饱和脂肪酸油酸(C18:1)和亚油酸(C18:2)，其中油酸(C18:1) 含量81. 91 %，亚油酸(C18:2)含量8.05%，亚麻酸(C18:3)含量0.51%，棕榈酸(C16:0)含量8.03%，维生素A和维生素E的含量分别为112.55g/ 100g20.28mg/ 100g，一般不含对人体有害的芥酸(C22:1) ，营养比例构成合理，是食用植物油中的佼佼者。有资料报道,茶油和橄榄油中都含有一种生理活性成分角鲨烯，茶油中的单不饱和脂肪酸油酸，比橄榄油中的油酸含量还要高。据有关研究结果表明，富含单不饱和脂肪酸油酸的茶油在防治心血管硬化性疾病，调节多种胆固醇、血脂，降低血小板聚集率，降低患肿瘤机会，降低血栓形成和动脉粥样硬化斑块形成的危险性，调节人体机能等方面有明显功效。 此外,茶油还可用于防治支气管炎、肌肉痛、扭伤、毒虫叮咬或疱疹、水火烫伤、牙龈炎等,还有滋养皮肤、防治皲裂、杀菌止痒、乌发护发等多种功效。由于它的营养丰富，易于被人体吸收，许多中成药、膏、丸和化妆品都用茶油加工，一些油剂针剂和鱼肝油也用茶油作稀释剂等1。 1.4 茶油传统制油工艺的不足 目前我国茶油的制备主要是采用热榨和浸提法相结合的方式进行。在民间土榨和传统压榨法还较为普遍。加工技术的落后,致使茶油中的许多“宝贵”物质白白流失，降低了茶油的使用价值，也使我国的油茶资源一直没有得到较合理的充分利用，阻碍了我国油茶产业的发展。1.5 冷榨制油工艺 油料冷榨工艺流程为：油料清选壳仁分离籽仁油料低温干燥破碎调质轧坯油料的冷榨精滤冷榨成品油10。1.6 冷榨的优缺点 优点： （1）产品冷榨油是绿色有机无污染的食用油脂产品：由于在生产过程中采用在低温下进行冷榨的工艺，使得所获得的冷榨油不再需要进行进一步的常规油脂精炼工序，从而避免了该冷榨油在精炼过程中与碱液，脱色白土，磷酸等的直接接触可能带来的污染和精炼时的高温对油脂可能造成的稳定性的破坏，最大限度地保存了油中各种其他脂溶性营养成分如维生素E，A和菜籽油的独特风味。同时由于冷榨油是直接将油料通过压榨方法制得的，因此还回避了常规油脂提取过程中的溶剂浸出过程，从而避免了油脂与石化类溶剂油的直接接触。 （2）冷榨工艺是一种对环境影响最小的制油工艺：由于在冷榨的工艺中采用了低温冷榨的技术，所获得的冷榨油满足直接食用的要求，而不需进行进一步的油脂精炼。因此避免了各类化工原料的消耗（如碱，酸，白土），各种反应废料对环境的污染（如皂脚，水洗废水），以及在精炼过程中所进行的加热，真空等各项能量的消耗和由此对环境所造成的污染。虽然对于未变性蛋白原料的冷榨法提油会提高榨油机的能耗，但由于在前处理工序中不需要像常规工艺那样对原料进行蒸炒和对产品的精炼，因此冷榨工艺总的能源消耗远低于常规法制油。 （3）为消费者提供了一种新的，高营养价值的，绿色有机无污染的新油脂品种：虽然常规制取的精炼食用色拉油为消费者提供了一种高甘油三酯纯度的食用油脂，但由于其在高油脂提取率的同时，使得所获得的油脂品质降低，因此必须通过对毛油进行精炼方可食用。而在精炼过程中所使用的酸，碱，白土，高温等处理在去除油脂中杂质的同时，也将油脂中所含有的大量对人体有益的脂溶性成分如磷脂，维生素E，A和油脂的独特风味进行了去除。而该冷榨油具有天然无污染，富含脂溶性营养成分和天然风味的优点。为目前人们所推崇的食用天然有机无污染食品的理念提供了一种新的可选择的食用油脂产品。 缺点：（1）冷榨饼残油高：一般而言，冷榨饼的残油约为12-20%，为热榨饼的2-3倍。虽然加大冷榨压力或增加压榨次数可降低冷榨饼的残油，但该调整是以牺牲冷榨温度和冷榨油的品质来实现的，这样的调整无疑会葬送整个冷榨工艺的原始目的，显然是不可采用的。（2）能耗比高：由于冷榨是对未蛋白变性的油料进行的压榨，对相同装机容量而言，冷榨机的处理量仅为约热榨机的一半，所得的冷榨饼残油还高于热榨饼2-3倍，这无疑会造成大量的资源浪费和降低工厂的经济效益。但该缺点可由于生产工艺步骤的节省而得以弥补。1.7 冷榨技术在油茶加工中的应用前景 油茶(Camelliaoleifera)是我国主要的木本食用油料树种之一，全国栽培面积约400万hm2,年生产茶油约20万t。湖南省现有油茶林面积约118万hm2，约占全国油茶林面积的近1/ 3。湖南全省2004年产茶油达8.9万t，而精制茶油年产量仅8550t ，还不到年加工总量的1/ 10。大部分油茶籽被农村土作坊用作生产毛茶油。目前湖南省共有油茶加工专业厂大约十余家(不包括油榨坊、榨茶籽油点) ,主要分布在湘南、湘中地区。加工工艺相对比较落后。油茶产品还主要集中在中低档水平的食用油上，品种结构单一。在高等级保健茶油的研制、化妆品茶油的开发以及医疗注射用茶油的生产等方面还基本没有涉及，产品市场竞争力不强。进行技术改造，与国际接轨，用高档优质来增强产品的市场竞争力，打入国际市场，从而拉动我国的油茶产业建设，是当务之急。产品的价格优势、绿色食品的优良品质以及绿色环保决定了冷榨技术将成为油茶加工中的热点。综合以上油料冷榨技术制油的各种优势，我们认为冷榨技术在油茶加工中的应用前景十分广阔1。2 双螺旋榨油机的工作原理2.1 单螺杆榨油机存在的问题 根据传统的ZX10型、ZX18型、ZY24型单螺杆榨油机进行了脱皮菜籽仁的冷态压榨试验，结果表明油料在榨膛内难以推进、饼粕不成型、出油很少或不出油。分析原因可能有：首先, 菜籽脱皮后仁中含油上升到45%左右，粗纤维含量大幅减少至3%5%，使得榨料的物理特性，如密度、摩擦因素、弹性模量等，与未脱皮的油菜籽有明显不同，尤其是榨料粒子间、榨料与榨笼内壁的摩擦系数大为减小，使得油料在榨膛内输送困难，因而在整个压榨过程中压力难以建立；其次，脱皮后的菜籽仁在冷榨时，入机油料未经过轧坯和蒸炒等预处理，油料细胞组织结构基本完整，脂类体与蛋白质的亲合力仍很强，要有更大的压力才能将油脂压榨出来。因此，传统的单螺杆榨油机难以实现油菜籽脱皮后的冷态压榨。分析目前国内生产的单螺杆榨油机的结构，对于油菜籽脱皮冷榨，存在榨膛长径比过小，总理论压缩比偏小，送料螺旋覆盖长度过短，输送能力弱等问题，现有的单螺杆榨油机的榨膛结构不适宜冷态压榨取油。因此，要实现油菜籽脱皮后的冷榨，必须增强榨油机的物料输送螺旋的推进能力，增大压榨力和延长压榨时间6。2.2 双螺杆冷榨机的设计2.2. 1 设计方案 针对单螺杆榨油机在菜籽脱皮冷榨中存在的问题，设计了新型的双螺杆榨油机，设计方案为：1) 针对目前单螺杆榨油机油料输送螺旋轴向推进能力较弱的缺陷，采用双螺杆原理极大提高输送螺推进能力，从根本上解决脱皮山茶籽仁易滑膛的问题。双螺杆的设计采用啮合式与非啮合式组合型方案，第一段螺杆左右榨螺相互啮合， 即一根螺杆的螺棱插到另一根螺杆的螺槽内，周围留有一定的间隙，产生强大的物料轴向推进能力；第二段螺杆左右榨螺外径相切，即所谓非啮合式，不仅产生强大的物料轴向推进能力，而且在结构上容易实现多级压缩与松驰及薄料层压榨，榨膛压力及分布方便进行调整。该方案的特点是轴向推进力大，榨膛内压力与榨螺及榨圈各段压缩比能够方便地进行调整。2) 榨笼和榨螺轴是榨油机的心脏，针对单螺杆榨油机榨螺长径比和总理论压缩比偏小的缺陷，在设计原理和结构上(如图1所示)，榨螺轴总长增加，为多节榨螺与榨圈的组合形式，通过在两榨螺之间插入多个锥形榨圈，实现多级压缩与松弛，增大总理论压缩比和长径比；在主压榨段，榨螺根径沿榨轴纵向逐渐增大的同时，榨螺螺旋齿顶到齿根的深度逐渐减小，实现物料的薄料层压榨：使排油路程缩短，有利于提高出油率。榨笼为轴向剖分式，采用条排排油，与现有的单螺杆榨油机榨笼结构相同。榨笼和榨螺轴共同形成双螺杆榨油机的榨膛。榨油机榨膛为二段直径不同的榨笼机，即所谓二阶压榨式，第一段榨膛螺杆外径比第二段螺杆外径大，在榨膛的两段内，螺杆根茎由小变大，螺距由大变小。3) 榨油机采用端部出饼方式，顶饼头与榨螺轴尾轴既同步旋转，又可实现轴向位移。出饼厚度的调节，由螺杆、螺母等组成的调节装置完成。为达到调节榨油机产量的目的，除采用水平和垂直绞笼组合喂料外，水平绞笼驱动电机还采用变频控制，使其喂料量在较大的范围内实现无级调节。2.3 双螺旋榨油机的结构与原理2.3.1 整体结构 双螺旋榨油机由机架、喂料装置、传动装置、双螺旋压榨装置、调饼装置和电气控制系统组成，见图111。1. 电动机 2. V型带 3 . 减速器 4. 联轴器 5. 水平输送电机 6. 水平输送笼 7. 进料斗 8. 垂直输送电机 9. 垂直输送笼 10. 榨笼 11. 榨笼 12. 抵饼头 13. 调节螺杆 14. 调节螺母 15. 机架 图1 双螺杆榨油机结构2.3. 2 工作原理 启动主电机及润滑系统电机，动力及运动经型带传动， 并经减速器、联轴器传至第一和第二齿轮轴的输出端作异向旋转，再经联轴器将动力和运动传递至双螺旋轴。喂料装置的驱电机已在主电机启动前开动，打开喂料闸板，料斗的油料在水平绞龙和垂直绞龙的推动下，快速进双螺旋轴的输送段，在榨螺、榨圈、条排和刮刀等件的综合作用下，油料不断被压缩挤压，剪切在榨膛内经过输送段的预榨和高压段的连续压油不断流出，榨料中的残油愈来愈少，最后经出饼构形成瓦片状饼排出机外。 高油份油料或特种油料的一次性压榨的首要问题就是如何增强喂料段螺旋的正向输送能力，提高预压榨的起始压力，确保压榨的顺利进行。两螺杆在喂料段上的螺旋采用纵向开放横向封闭的部分啮合的形式（图5A），与现有的双螺杆榨油机纵横向皆开放的部分啮合的形式相比，这种结构具有更强大的输送特性和理想的自清能力，能有效阻止入榨油料在输送过程中由于喂料段末端的背压而产生的回流和随轴转动，有利于压榨初期榨膛内压力的快速形成，提高生产能力；而在主压榨段上的螺旋为纵横向皆开放的非啮合形式（如图5B 所示），与现有的双螺杆榨油机纵向完全封闭的形式相比，这种结构使得上下螺旋之间沿径向和轴向形成更加复杂的空间间隙，在间隙区产生更多的漏流。油料在压榨过程中，由于下游的背压作用，榨膛中的榨料粒子通过这些间隙形成相对滑移或断裂混合等现象，迫使压实的榨料不断打开新的油路，延长榨料在榨膛中的停留时间。随着榨料向出饼端逐级压榨，残油量也越来越小，榨料也逐渐被挤压得越来越密实，形成所谓的“固体塞”。此时出油毛细孔被封堵，油脂的挤出也变得越来越困难，油脂穿过榨料基质的渗透能力大大降低，因此提高压榨能力和缩短油路就变得越来越重要。通过在主压榨段的榨螺之间设置5个增压圈，可实现榨料的5级压缩与松弛以及薄料层压榨。当榨料穿过锥圈时，间隙逐渐减小，此时锥圈就相当于它上游榨螺要克服的一个节流元件。这样上游榨螺就不得不产生较高的压力，并迫使饼胚变薄，从而碾压出更多的油。榨料在不断瞬时的压缩与松弛压榨过程中，不仅改善了榨料基质的油脂渗流能力，而且实现了“先轻后重、轻压勤压”的压榨规律。当榨料不断地越过一级级锥圈时，受榨料层越来越薄，使得排油路径逐渐缩短，油脂提取能力进一步增强，从而改善压榨特性，提高出油率，降低饼中残油。在成饼段，压实的榨料已形成瓦状饼，成为连成一体的可塑体，几乎呈整体式推进，并通过两个彼此分离的独立环形出口排除。这种分离式出口结构不仅有利于榨饼迅速压缩成形，而且使得高压区螺旋的周向压力呈对称分布，消除了传统双螺杆榨油机中典型的非对称磨损11。 3 主要结构设计3.1 榨膛的选择 图2 为一种一阶式榨膛的典型结构。从进料至出料段,螺杆外径相等,根径由小变大,螺距变小。榨笼为多段式榨笼圈组合体榨膛内油两榨笼圈接合面上的齿形缝隙中流出。 图2 一阶式榨膛12 图3为另一种一阶式榨膛。从进料段至出料段,螺杆外径相等,根径由小变大，螺距由大变小榨笼分为四段，第一段为进料及电加热段,该段为整体式第二段为轴向剖分式，采用条排排油第三段为整体式第四段为轴向剖分式，亦采用条排排油。 图3 一阶式榨膛12 图4 为双阶式榨膛。从进料段至出料段,整体式榨膛分为两段，第一段螺杆外径比第二段螺杆外径大。在榨膛的两段内,螺杆根径由小变大,螺距由大变小。榨笼为轴向剖分式，采用条排排油。 图4 双阶式榨膛12 榨膛是榨油机的“心脏”，榨油效果的优劣，关键取决于榨膛原理的确定与结构设计。由图2可看出,榨笼采用多段组合，制造工艺好，但榨膛“8”字形内孔易磨损，且难于修复。此外,螺杆轴仅为多节榨螺构成，没有设置榨圈,榨膛内压力分布调整不方便。图3的榨膛构造稍显复杂,制造不方便。此外,螺杆轴虽然采用了榨螺和异形控合块元件的组合型式，但榨油工艺效果未必理想。由图4可看出,榨膛压榨原理和构造与单螺杆榨油机基本相似，榨笼为轴向剖分式,采用条排排油，螺杆轴为多节榨螺与榨圈的组合式，榨膛内压力分布可较为方便地进行调节，这种结构的榨油机既继承了单螺杆榨油机的优点，又发挥了双螺杆榨油机的独特长处。所以本次榨油机的榨膛选择双阶式榨膛，如图5。图5 榨膛结构3.2 榨螺及啮合型式3.2.1 榨螺 榨螺轴式榨油机的关键部分，榨螺轴结构一般可分为二种整体式，这种结构加工和安装都比较方便，但当螺齿磨损后，只能将整个榨螺轴更换，这种结构多用于小型榨油机。套装式：榨螺分段制造然后装配在轴上，这种结构,制造与安装不如整体式，但当螺齿磨损后可以更换，可以节省材料也便于热处理。套装式榨螺又可分为二种连续螺旋式，工作时回料少，榨膛压力大，压榨时间较短,适于冷榨或整籽压榨小型榨油机。配有衬圈结构的断续螺旋式，榨料不随轴转动，压榨时间较长，可提高出油率。套装式又可设计成变速螺旋式，即将榨螺轴的进料段设计成高速，压榨段设计成低速。这样设计，可以提高进料段的处理量和起到预压作用，从而防止了反压所造成的回料或榨料随轴转动，提高了最初的压缩比，有利于延长压榨段的出油13。 由图2和图3可知，在榨膛内，两根螺杆异向旋转，两根左右螺旋轴上的各段螺旋相互啮合，即一根螺杆的螺棱插到另一根螺杆的螺槽内，且周围还留有一定间隙。又由图4可知,在榨膛内双螺杆既有相互啮合部分，也有非啮合部分。无论是一阶式榨膛还是双阶式榨膛，双螺杆总有相互啮合的螺旋部分，正因为此种结构型式，在榨膛的油料输送段或压榨段，物料将被强制向前输送，即使脱皮或脱壳后的菜籽仁、花生仁甚至核桃仁，尽管油料与榨膛内构件的摩擦系数很小，物料仍能向前运动，不会产生“滑膛”，从而顺利实现油的榨取。两螺杆在喂料段上的螺旋采用纵向开放横向封闭的部分啮合的形式（如图6A所示），与现有的双螺杆榨油机纵横向皆开放的部分啮合的形式相比，这种结构具有更强大的输送特性和理想的自清能力，能有效阻止入榨油料在输送过程中由于喂料段末端的背压而产生的回流和随轴转动，有利于榨初期榨膛内压力的快速形成，提高生产能力；而在主压榨段上的螺旋为纵横向皆开放的非啮合形式（如图6B所示），与现有的双螺杆榨油机纵向完全封闭的形式相比，这种结构使得上下螺旋之间沿径向和轴向形成更加复杂的空间间隙，在间隙区产生更多的漏流。油料在压榨过程中，由于下游的背压作用，榨膛中的榨料粒子通过这些间隙形成相对滑移或断裂混合等现象，迫使压实的榨料不断打开新的油路，延长榨料在榨膛中的停留时间。 A 喂料段（部分啮合） B压榨段（非啮合） 注： n：螺杆旋向 v：榨料回流方向 图6不同啮合形式螺旋的物料回旋形式11 综上所述该榨油机选择榨螺垂直异向转动套装式连续螺旋式的二阶多级式榨膛。3.3 榨笼 螺旋榨油机的榨笼结构型式可分为榨条型、圆排型和组合型三种14。榨条型榨笼加工容易、出油缝隙可以调整方便，故应用广泛。但用于大型榨油机比较笨重、装拆较费工。圆排型榨笼装拆方便，使用寿命长，但制造复杂，限于小型榨油机使用。组合榨笼兼有上述两种特点，一般进料端由于不磨损，不经常装拆，可以采用榨条，压榨段则用圆排。榨笼内经应保证与榨螺外径之间有合适的间隙，一般为15mm，根据制油要求（油饼品种、回料、压榨时间等）而定。3.4 传动系统 双螺杆榨油机的机械传动系统主要由电机、减速器组成,它是双螺杆榨油机极其重要的组成部分。实现异向转动的两种方式如图7。 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 图7 两种传动方式 外啮合齿轮传动结构比较简单安装维修比较方便，内啮合齿轮传动结构比较紧凑 承载能力较高，传动效率较高 、噪声较低 、使用寿命较长、具有诱导法曲率小 、重合度大、磨损较轻、传动平稳等优点。双螺杆榨油机的机械传动系统主要由电机、减速器和扭矩分配器组成，它是双螺杆榨油机极其重要的组成部分。单螺杆榨油机原属低速重载机器，与单螺杆榨油机相比，双螺杆榨油机的机械传动系统的设计、制造要复杂和困难得多。这是因为第一，双螺杆榨油机所承受的负载及扭矩比单螺杆榨油机要大得多，而且这种扭矩是在有限的中心距内传递的第二，榨油机压榨过程中，螺杆轴要产生很大的轴向力，其轴向力要用止推轴承承受,轴向力越大，选用的止推轴承的外径就越大,但双螺杆中心距被限定，为此只能采用串联止推轴承组来解决问题。双螺杆榨油机的机械传动系统设计制造的关键技术在于合理解决减速箱与扭矩分配箱两个部件的设计与制造。目前，设计中有两种方案，第一，减速部分，选用标准减速器，设计与制造专用扭矩分配箱，第二，减速箱和扭矩分配箱专门设计与制造，一般将扭矩分配箱叠置在减速箱上。第一种方案设计与制造工作量较小，第二种方案构造紧凑，占地面积较小，外形美观，但制造成本要高一些。 图8 两箱两轴式 如图8所示，两箱两轴式传动系统的特点是，减速器和扭矩分配器两部分独立设计，结构较简单二者用Y联轴器联结，通过采用标准减速器可以减少扭矩分配部分的设计和制造工作量，也可以加大减速部分以提高承载力。缺陷在于装配难度和占用的空间体积都很大，由于输出轴中心距比较小的缘故，承受轴向力的两个推力调心滚子轴承或轴承组需错列布置这会导致两根输出轴一长一短， 并且长输出轴的受力扭转角和挠度会增加。 最终选择的传动系统为为啮合异向旋转的两箱两轴式传动，如图9：1. 电动机 2小带轮 3. V带 4.大带轮 5.减速器 6. 联轴器 7. 齿轮轴8.榨膛 图9 传动系统 3.5 喂料装置 在螺旋榨油机的进料装置中，少数小型榨油机采用自然进料。多数采用强制喂料，主要型式有a）开式料斗桨叶喂料器；b）封闭直立式蝶形桨叶喂料器；c）变速螺旋输送器喂料器（有垂直与水平侧面两种选择）。该双螺旋茶油榨油机选择变螺旋输送喂料器如图10。喂料装置主要有料斗、闸门、水平输送笼、垂直输送笼、水平绞龙驱动电机及摆线针轮减速器和垂直绞龙驱动电机及摆线针轮减速器等组成。1.水平输送电机2.水平输送笼 3.进料斗 4垂直输送笼 5垂直输送笼图10 进料机构3.6 夹饼装置 夹饼机构用以调节出饼厚薄并相应改变榨膛压力的机构。调饼机构由出饼座、支架、尾轴、抵饼头、推力轴承、调节螺杆和锁紧螺母等组成， 如图11所示。通过拧动调节螺杆，推动抵饼头移动，即可实现饼块厚度的调节。1. 末端榨螺 2. 出饼座 3. 尾轴 4. 支架 5. 抵饼头 6. 推力轴承 7. 调节螺杆 8. 锁紧螺母图11 夹饼机构 4 主要零部件及参数确定4.1 压缩比及压力4.1.1 压缩比的计算 榨膛容积比 也称榨膛压缩比，是进、出口端 导程段内榨膛容积的比值，即; (4-1) 式中、-进出口端一个导程或一节榨螺的榨膛容积（cm3） 值的确定与榨膛结构有关，须根据油料含油率、榨螺轴转速以及料坯在榨膛内停留时间的合理要求选择，高油分榨料压榨时比低油分大些，高油分中硬质油料的比软质油料大些，通常=16-20。由于茶籽含油率低，这里取=1617。4.1.2 料坯实际压缩比 为料坯在榨膛内实榨料际被压缩的程度，它与榨料性质、榨膛结构、榨膛压力等因素有关。与值相比，其值范围：=1.54.5。 对于榨螺轴上,任何一节榨螺的理论压缩比m 与实际压缩比n的关系为： (4-2)式中 为榨料的容重；的变化范围为2.7210.4。4.1.3 榨膛压力 榨膛压力是影响出油效果的重要因素。榨膛压力主要是靠榨膛空余体积的逐步缩小，迫使榨料压缩而形成的；其次还有缩小出饼圈缝隙等因素。空余体积的缩小是通过榨螺根圆直径的逐渐增大、螺距和榨笼内径的依次缩小而实现的。一般情况下，榨膛压力越大，越容易克服榨料粒子变形时的阻力，将其油脂尽量挤出，因此为解决脱皮茶籽仁低温压榨的难题，必须采用更大的榨膛压力。然而在一定条件下，榨料的压缩是有限的，即存在一个榨料不可压缩点的“临界压力”，并不是越高越好，过高的压力是多余的，并有害无益。设计的依据通常是理论总压缩比， ，该机还采用了增大进料预压段的摩擦系数，减小榨螺顶圆与榨笼内径的间隙，选择适宜的各段排油缝隙等手段，来保证榨油效果。越大,作用在热坯料上的单位压力P也大而榨油机的生产率也高。P的计算式为: (MPa) (4-3)式中：取决于热坯水分和温度的系数， w为榨料的水分，通过查相关资料得知=0.00045，W=8%，=2.1，所以：P=104 MPa4.2 电动机选择 根据设计要求，参考国内外双螺旋榨油机的经验，选取的电动机参数如下：Y系列三相异步电动机型号：Y180l-6 额定电流：31 A额定功率：15 kW 效率：89.5%满载同步转速：970 r/min榨螺轴的旋转速度：17 r/min垂直喂料电机： 1.1 kW水平喂料电机： 0.37 kW4.3 榨膛设计 在设计中，榨油机采用了双螺杆双阶五级压榨的复合式结构，如图12所示。两根螺杆布置在沿纵向大小孔径不等的“8”字形榨笼腔室内，一根左旋，另一根右旋，呈上下水平行布置，在喂料段螺旋部分啮合而在主压榨段和成饼段上不啮合，相向旋转。榨笼沿纵向垂直剖分，可绕两端铰链张开与合拢，一方面方便安装与维修，另一方面又能克服榨笼顶部饼屑堆积，增大排油面积。在进料口的底部还设置了可拆卸的条排式过滤装置，有利于喂料中的空气和积液能及时排出，克服榨膛内物料的滑膛和爆鸣。 1.1榨螺 2.2榨螺 3.3榨螺 4.榨笼 5.1锥圈 6.4榨螺 7.2锥圈 8.5螺 9.3锥圈 10.6榨螺 11.4圈 12.7榨螺 13.5锥圈 14.8榨螺 15.抵饼锥 图12 榨膛结构16 榨笼在喂料段的内径为122mm，而在主压榨段和成饼段的内径为102mm，总长径比为11.6。榨笼沿纵向分成4段不同滤油缝隙的排油区。榨笼内从进料段共设置4段条排，每段条排间缝隙不同，其垫片厚度不相同。缝隙宽度通过榨条与榨条之间采用不同厚度的垫片形成，视不同的入榨油料而有所不同，如表一所示。由于大量排油的区域主要位于喂料段的末端，所以油脂应通过较宽的缝隙尽快逸出，以免累积和向喂料段回流。因此这种布置是必需的。 表一 各段条排垫片厚度(mm)11原料名称第一段第二段第三段第四段菜籽1.220.910.380.60花生1.42 1.00.510.81大豆1.021.00.380.60棉籽1.220.910.310.56葵花籽1.51.20.80.9菜籽1.51.20.80.6芝麻1.410.910.380.604.4 榨螺轴设计 1 榨螺轴的材料：榨螺的材料除应满足强度和刚度外，还应具有很好的耐磨性。目前不少榨油机的榨螺采用40Cr 调质钢，它具有很好的综合机械性能，其强度比40 钢高20%，为提高其耐磨性，调质加工后应再进行表面淬火和化学热处理。 2进料端榨膛容积 ， 根据设计能力Q(kg/h)等参数，新榨油机进料端榨膛可按下式计算： (cm3) (4-4)式中 B-出坯率，一般为0.80.95； -坯料充满系数，一般为0.40.65,对于自然进料、单头螺旋或值较大时取小值； -与油料品种有关的系数； -入榨料坯容积密度（kg/cm3）； n-榨螺轴转速（r/min）。所以计算得： Vj=2.1cm